地下綜合管廊施工全過程中BIM 的實踐

葛光亮

（中交隧道局華中工程有限公司，武漢 430000）

1 引言

BIM 技術的發(fā)展和普及對建筑領域的影響十分巨大，通過對BIM 技術的合理應用，建筑工程的施工質(zhì)量和施工效率可以得到顯著提升。在地下綜合管廊施工中，BIM 技術的應用能夠提高工程的集成化程度，對施工場地狹小、地下管線復雜等因素引發(fā)的各種問題進行解決，同時也促進了地下綜合管廊工程管理水平的提高。

2 BIM 技術與地下綜合管廊

2.1 BIM 技術

BIM 技術指建筑信息模型，它可以將建筑工程項目中從設計、施工、運行到生命周期的信息集成到建筑信息模型中。使用BIM 模型信息數(shù)據(jù)庫，設計單位、施工方和業(yè)主方可以協(xié)同工作，有助于提高工作效率、控制成本。虛擬建筑工程的三維模型是BIM 技術的核心，借助數(shù)字化技術，可以為模型提供全面實用的構建信息庫。此信息庫中包含了建筑結構構件的幾何信息和屬性信息，以及某些非構件對象的狀態(tài)信息。BIM 可以應用到設計環(huán)節(jié)，也可以用于工程項目的全生命周期，其數(shù)據(jù)庫并非固定不變，而是能夠在應用過程中不斷地更新和充實，同時，BIM 可以為工程項目的參與者提供共同工作的平臺[1]。

2.2 地下綜合管廊

在傳統(tǒng)的管線施工中，往往會因為管線敷設和維修的需要，頻繁對道路進行開挖，影響周邊居民的日常生活，對市容市貌產(chǎn)生嚴重破壞。利用地下綜合管廊，可以多次降低路面維修成本，確保路面結構的完整性和管線的耐久性。同時，地下綜合管廊內(nèi)管線的合理布設能夠實現(xiàn)對地下空間的充分利用，減少了土地資源的浪費，也不需要在道路兩邊設置檢查井和檢查室，美化了城市景觀，更消除了架空線路與市政綠化的沖突?？傊叵戮C合管廊建設在城市地表下，用于集中鋪設電力、通信、無線電和電視、煤氣、供水和排水等市政管線的公共隧道，在管廊施工建設、維修養(yǎng)護和故障處理時，各部門需要相互配合，避免路面反復開挖的問題。地下綜合管廊的建設解決了城市交通擁堵問題，為各種市政管線的維護檢修提供了便利，在滿足民生基本需求的同時，在提高城市綜合承載能力等方面，發(fā)揮著非常重要的作用。

3 BIM 技術在地下綜合管廊施工全過程中的應用

3.1 工程概況

以汝水南大道道路工程為例，其起于安石大道（樁號K0+019.5），止于緯六路（樁號K3+565），全長為3 545m，是城市主干路，紅線寬度為45m，設計速度是40km/h。此工程綜合管廊沿汝水南大道敷設，始于安石大道（樁號K0+025），止于緯六路（樁號K3+565.9），全長3 540.9m。工程內(nèi)容包括：綜合管廊和配套工程（含綜合管廊主體結構、基坑、通風、電氣、消防等）。

綜合管廊標準段覆土為2.5m，管廊的埋深約為5.7m，最大覆土厚3.0m，最大埋深6.2m，一般市政管線可以橫向貫穿。為減少綜合管廊埋深，綜合管廊的埋設坡度應盡量與道路坡度保持一致。綜合管廊中每個艙室的消防區(qū)不超過200m，每個消防區(qū)均配有進風口和排風口、逃生口、投料口、進風口或排風口組合設計；管線支管井按200m 間距布置，綜合管廊斷面的結構尺寸是BH=3.6m×3.55m（B 為管廊寬度；H 為管廊高度），內(nèi)凈空尺寸為BH=3.0m×2.9m，納入通信、10kV 電力、DN400mm 給水管，通信與供水安排在同一側，10kV 供電和自行使用的電力通信管道安排在同一側[2]。

3.2 BIM 技術應用

3.2.1 BIM 技術在準備階段的應用

BIM 技術在準備階段主要有以下應用：

1）模型構建。在正式施工前，需要運用BIM 技術構建地下綜合管廊BIM 模型，結合該工程的實際情況，可以將管廊變形縫作為分隔斷，利用Revit 軟件完成建模工作，建模范圍包括基槽、靜壓鋼板樁、管廊主體結構、構筑物鋼筋體系等，要求模型的詳細程度可達到LOD300（BIM 模型深度等級劃分）的標準，確保模型可以為后續(xù)的工程施工建設提供指導和借鑒。

2）圖紙審查。工程項目施工前，需要做好施工圖的審查工作，確保其能夠與施工現(xiàn)場的實際情況保持高度一致，及時對其中存在的缺陷和問題進行解決，這樣施工單位才能按照圖紙施工，并確保施工效果[3]。圖紙審查環(huán)節(jié)，需要借助BIM 技術具備的三維可視化功能實現(xiàn)設計圖的自動關聯(lián)，確認圖紙是否能夠滿足地下綜合管廊施工建設的現(xiàn)實需求，施工工序與設計是否存在矛盾沖突等。

3）平面布置。借助BIM 技術，可以協(xié)調(diào)施工現(xiàn)場的平面布置，解決傳統(tǒng)平面布置中存在的信息不連續(xù)問題。在已構建的BIM 模型中，以完善的信息作為支撐，保證施工平面布置效果。地下綜合管廊施工需要在地下進行，現(xiàn)場空間有限，利用BIM 技術，能夠對現(xiàn)場材料的堆放、大型設備的設置、運輸路徑的選擇等進行明確與復核，確定最佳的平面布置方案。

3.2.2 BIM 技術在施工階段的應用

BIM 技術在施工階段主要有以下應用：

1）施工方案模型。在針對地下綜合管廊進行施工的過程中，許多因素都處于不斷發(fā)展變化中，不同階段呈現(xiàn)出的特點也會有所不同，在這種情況下，如果僅依靠人工對各項工作進行協(xié)調(diào)，不僅難度較大，而且效率較低。對此，可以將BIM 技術作為輔助，針對施工專項方案進行模擬，利用其可視化特征，將信息直觀地展示出來，輔助協(xié)調(diào)人員制定科學的決策。對土方進行開挖時，施工人員需要嚴格依照“開槽支撐、先撐后挖、嚴禁超挖”的原則進行操作，運用BIM 技術對施工方案進行模擬，可以檢驗方案的可行性和有效性，確保其能夠很好地滿足施工要求后，才能對方案進行應用，以確保地下綜合管廊工程的施工進度和施工效率。

2）管廊跳艙模擬。可以利用Navisworks 施工模擬軟件，對照施工現(xiàn)場的具體情況，就其進度計劃進行分模型關聯(lián)，得到相應的施工模擬動畫，將實際工期與計劃工期進行對比，明確可能影響工期的因素，及時對工程的進度計劃進行調(diào)整，控制好資源消耗情況，在保證施工順利進行的同時，對施工成本進行嚴格管控，避免出現(xiàn)資金浪費問題。

3）施工工期管理。地下綜合管廊工程的施工建設關系著后續(xù)各類市政管線的施工，因此，對工期有比較嚴格的要求，在施工管理過程中，BIM 模型與施工進度計劃關聯(lián)，可以編制相應的施工模擬動畫，對現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)做好精確劃分，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。同時，以BIM 技術為支撐開展虛擬施工，能夠直觀地預估施工過程中可能出現(xiàn)的問題，了解這些問題所產(chǎn)生的后果，對可能影響施工進度的問題進行及時解決，并幫助管理人員更好地對工程施工情況進行把控。

4）做好技術交底。技術交底是工程項目施工中的一個關鍵環(huán)節(jié)，有效的技術交底能夠幫助現(xiàn)場施工人員和管理人員準確把握地下綜合管廊的整體施工要求，了解設計方案和施工目標，確保各項活動具備良好的目的性和指向性。針對傳統(tǒng)技術交底中存在的各種問題，如交底不清晰、技術方案無法細化等，運用BIM 技術都能進行有效解決，利用三維模型和動畫的方式替代傳統(tǒng)的文字交底，可以明確施工中的難點和重點部位，有利于工程施工質(zhì)量的提高。

5）材料計劃管控。在合理應用BIM 技術的情況下，工程技術人員能夠更加準確地掌握地下綜合管廊工程施工中的各種數(shù)據(jù)信息，為項目物資管理部門的物資管理提供可靠的技術支持，使其能夠制訂出更加可靠的物資采購計劃，也可以根據(jù)具體的施工進度實施限額領料，有效避免材料浪費問題，在幫助施工企業(yè)做好工程項目資金合理調(diào)配，減少資金積壓的同時，兼顧成本控制。

3.2.3 BIM 技術在驗收階段的應用

在工程驗收環(huán)節(jié)，BIM 技術同樣能夠發(fā)揮出非常關鍵的作用：（1）將工程的完工情況與BIM 模型進行對照，找出其中可能存在的差異，明確差異產(chǎn)生的原因，分析其對工程整體質(zhì)量安全的影響，督促施工單位及時進行處理；（2）將BIM 模型與云平臺結合在一起，形成相應的二維碼，在施工關鍵區(qū)域粘貼，使技術人員在對工程進行驗收的過程中，只需要掃描二維碼，就能夠明確需要重點關注的區(qū)域，了解預埋件的位置，對其進行檢查，保證工程的施工效果。

3.3 應用價值

結合該工程的實際情況分析，通過對BIM 技術的合理應用，對比傳統(tǒng)的人工規(guī)劃設計和施工管理，結構設計和管線設計錯誤發(fā)生的概率降低了90%，施工速度提高了約30%，而且一些施工難點，如管廊預埋構件的預制和裝配精度均得到了顯著提升，現(xiàn)場的平面布置更加合理，二次搬運現(xiàn)象明顯減少，人員、材料、設備資源得到了更加合理的配置，促進了地下綜合管廊工程施工質(zhì)量的顯著提高。

4 結語

總而言之，在工程建設領域，BIM 技術是一種工具，更是一種技術和方法，能夠將建筑全壽命周期模型和管理過程結合在一起，實現(xiàn)對工程項目的集成化管理。借助BIM 技術具備的可視化特征，能夠將地下綜合管廊工程的施工計劃直觀地呈現(xiàn)出來，也可以針對地下綜合管廊的建設進行模擬分析，在工程建設過程中提供有效的指導，建設完成后，還能為地下綜合管廊的運行維護提供便利。